JP2005009551A

JP2005009551A - トーショナルダンパ

Info

Publication number: JP2005009551A
Application number: JP2003173256A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kashiwabara; 隆之柏原; Kiyobumi Fukazawa; 清文深澤
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】金属製ハブとこのハブの外周側に配置した金属製環状マスとの対向周面間に環状ゴムを圧入嵌合したトーショナルダンパであって、嵌合後の熱処理を必要とする従来のメルカプト基含有シランカップリング剤のみの接着剤層を設けたものと比較して同程度の滑りトルクを有し、かつ嵌合後の熱処理を行わないものを提供する。
【解決手段】上記嵌合型トーショナルダンパにおいて、環状ゴム３とハブ１および環状マス２との嵌合面に、メルカプト基含有シランカップリング剤およびチタンアセチルアセトナート化合物よりなる接着剤層を介在させる。接着剤層の形成は、一般にトルエン、キシレン等で希釈した接着剤溶液を用いて行われる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トーショナルダンパに関する。さらに詳しくは、例えば自動車エンジンのクランク軸等の回転軸に発生する捩り振動を吸収するために用いられる、滑りトルク特性にすぐれたトーショナルダンパに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等のエンジンの駆動は、吸気、圧縮、爆発（膨張）および排気の各工程を繰り返しながら行なわれ、ピストンの往復運動をクランク軸の回転運動に変換しているため、このクランク軸には、回転に伴って捩り振動（回転方向の振動）が生じる。そして、このような捩り振動の増大による不具合の発生を防止するため、クランク軸の軸端には、トーショナルダンパが取り付けられる。
【０００３】
トーショナルダンパは、クランク軸に取り付けられるハブの外周にゴムを介して環状マスを同心的かつ弾性的に連結した構成を備え、ゴムのバネ定数と質量体の慣性質量とによって決まる一定の捩り方向固有振動数を有し、その共振による動的吸振効果によって、特定の回転数領域における捩り振動を低減するものである。トーショナルダンパには、嵌合式トーショナルダンパと呼ばれるものがあり、この種のものは、環状に成形したゴムをハブと環状マスの対向周面間に軸方向側から圧入嵌合することによって製作されるため、ゴムを加硫接着した構造のものに比較して安価に提供できるといった利点がある。
【０００４】
しかしながら、この嵌合式トーショナルダンパにおいては、ハブ、環状ゴム、環状マスの互いの結合が、圧入時のゴムの圧縮反力による摩擦抵抗に依存されるため、動的吸振動作等による入力トルクが大きくなると、ハブまたは環状マスと環状ゴムとの嵌合面間で円周方向の滑りを生じることがあり、ゴムを加硫接着したタイプのものに比較して、適用可能な範囲が著しく制限される。したがって、この種のトーショナルダンパには、滑りが発生する時の入力トルク値（滑りトルク）の向上が求められている。
【０００５】
滑りトルク向上の手法としては、先にハブと環状ゴムの界面、環状ゴムと環状マスの界面にメルカプト基含有シランカップリング剤（γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）を介在させる方法が提案されており（特開２００１−２６３４２３号公報）、ハブと環状ゴムの界面、環状ゴムと環状マスの界面にメルカプト基含有シランカップリング剤を介在させることにより、嵌合面に滑りが発生するのを有効に防止し、高滑りトルクが得られる結果として適用範囲の拡大に至っている。このようなメルカプト基含有シランカップリング剤では、反応促進のため１００℃以上、例えば１２０℃で３時間という熱処理が加えられるが、このような熱処理を嵌合後に行うと、使用するゴム材の劣化やそれが軽微な場合でも特性に変化を生じて製品上好ましくなく、また工程数の増加ともなり、性能および生産性の面からも嵌合後の熱処理なしでの製造は有利である。
【０００６】
しかしながら、加硫接着したタイプのものに比較すると、嵌合後の熱処理を行わないものはその滑りトルク（破壊トルク）の値が低く、一方近年のエンジンの高出力化や自動車の小型化に伴うトーショナルダンパの小型化により、固着界面に発生する応力が増大し、より強固な固着力が必要とされており、さらなる滑りトルクの向上が求められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、金属製ハブとこのハブの外周側に配置した金属製環状マスとの対向周面間に環状ゴムを圧入嵌合したトーショナルダンパであって、嵌合後の熱処理を必要とする従来のメルカプト基含有シランカップリング剤のみの接着剤層を設けたものと比較して同程度の滑りトルクを有し、かつ嵌合後の熱処理を行わないものを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明の目的は、上記嵌合型トーショナルダンパにおいて、環状ゴム３と金属製ハブ１および金属製環状マス２との嵌合面に、メルカプト基含有シランカップリング剤およびチタンアセチルアセトナート化合物よりなる接着剤層を介在させることによって達成される。接着剤層の形成は、トルエン、キシレン等の炭化水素溶媒で希釈した接着剤溶液を用いて行われることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上記トーショナルダンパの製造において、メルカプト基含有シランカップリング剤にチタンアセチルアセトナート化合物を添加した接着剤層を嵌合面に介在させる方法として、以下に記載するいずれを用いても、十分な効果が得られる。なお、嵌合を容易にするための潤滑油としては、フタル酸エステル系可塑剤やパラフィン系可塑剤等圧入するゴム材料と相溶性の良い可塑剤等が用いられる。
（１）メルカプト基含有シランカップリング剤にチタンアセチルアセトナート化合物を添加した接着剤を、例えばトルエン等で希釈して環状ゴム３に塗布し、未乾燥のまま、リム部１４の外周面と環状マス２の内周面との間に軸方向側から、好ましくは嵌合を容易にするための潤滑油を用いて、圧入する。
（２）メルカプト基含有シランカップリング剤にチタンアセチルアセトナート化合物を添加した接着剤を、例えばトルエン等で希釈してリム部１４の外周面および環状マス２の内周面に塗布し、未乾燥のまま、環状ゴム３をリム部１４の外周面と環状マス２の内周面との間に軸方向側から、好ましくは嵌合を容易にするための潤滑油を用いて、圧入する。
（３）メルカプト基含有シランカップリング剤にチタンアセチルアセトナート化合物を添加した接着剤を、例えばトルエン等で希釈して環状ゴム３に塗布し、乾燥させた後、リム部１４の外周面と環状マス２の内周面との間に軸方向側から、好ましくは嵌合を容易にするための潤滑油を用いて、圧入する。
（４）メルカプト基含有シランカップリング剤にチタンアセチルアセトナート化合物を添加した接着剤を、例えばトルエン等で希釈してリム部１４の外周面および環状マス２の内周面に塗布し、乾燥させた後、環状ゴム３をリム部１４の外周面と環状マス２の内周面との間に軸方向側から、好ましくは嵌合を容易にするための潤滑油を用いて、圧入する。
【００１０】
ここで用いられるメルカプト基含有シランカップリング剤としては、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。
【００１１】
これらのメルカプト基含有シランカップリング剤は、一種類のみで使用しても良いが、二種類以上を混合して使用しても良い。メルカプト基含有シランカップリング剤以外のシランカップリング剤、例えばウレタン系、エポキシ系、ビニル系等のシランカップリング剤を用いると、メルカプト基含有シランカップリング剤と比較してトルク向上効果が小さくなる。
【００１２】
これらのシランカップリング剤と共に用いられるチタンアセチルアセトナート化合物としては、一般式

Ｒ：プロピル、ブチル、ペンチル等の炭素数１〜１０のアルキル基
ｎ：０〜３の整数
で表されるチタンアセチルアセトネート化合物、例えばチタンテトラアセチルアセトナート、チタンジアセチルアセトナート等が用いられる。
【００１３】
これらのチタンアセチルアセトナート化合物は、一種類のみで使用しても良いが、二種類以上を混合使用しても良い。チタンアセチルアセトナート以外の有機チタン化合物、例えばチタンオクチレングリコレートが用いられた場合には、格別の滑りトルク向上効果がみられない。
【００１４】
チタンアセチルアセトナート化合物は、メルカプト基含有シランカップリング剤、例えばγ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン１００重量部に対し５〜１００重量部、好ましくは１０〜３０重量部、さらに好ましくは１５〜２５重量部の割合で用いられる。これ以下の使用割合では、本発明の目的とする滑りトルク特性の向上が達成されず、一方これ以上の割合で用いられても、滑りトルクの向上効果が収束するので意味がなくなる。
【００１５】
なお、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト基含有シランカップリング剤にチタンアセチルアセトネート化合物を添加した接着剤は、好ましくはトルエン、キシレン等の炭化水素溶媒等で希釈して用いられる。
【００１６】
かかる接着剤で嵌合接着される環状ゴムの材料としては、天然ゴム、天然ゴムとスチレン−ブタジエン共重合ゴムのブレンドゴム、ブタジエンゴム、天然ゴムとブタジエンゴムのブレンドゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、水添化アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、ＥＰＤＭ、エチレン−アクリレート共重合ゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム等が用いられ、好ましくはＥＰＤＭ、エチレン−アクリレート共重合ゴムが用いられる。
【００１７】
図１は、嵌合式トーショナルダンパの一態様の軸心を通る平面での半裁断面図である。このトーショナルダンパは、図示されていない自動車エンジン等のクランク軸の軸端に取り付けられるハブ１と、その外周側に同心的に離間配置された環状マス２との対向周面間に環状ゴム３が圧入嵌合され、この環状ゴム３を介してハブ１と環状マス２が互いに弾性的に連結された構造を有する。
【００１８】
ハブ１は、金属材料で成形されたものであって、クランク軸の軸端に取り付けられる内周側のボス部１１、そこから外周側へ展開した円盤部１２、その外周部に形成されたプーリ部１３およびリム部１４を有する。環状マス２も金属材料からなるものであって、ハブ１のリム部１４の外周側に配置され、外周面にプーリ部２１が形成されている。プーリ部１３、２１は、クランク軸の回転力を図示されていないＶベルトを介して各種補機へ伝達するためのものである。
【００１９】
環状ゴム３は、ゴム材料によって環状に成形されたものであって、ハブ１のリム部１４の外周面とこれに径方向に対向する環状マス２の内周面との間に所要の圧縮代をもって圧入嵌合されている。また、環状ゴム３とリム部１４および環状マス２との嵌合面には、それぞれメルカプト基含有シランカップリング剤にチタンアセチルアセトナート化合物を添加した接着剤層が介在されている。
【００２０】
【発明の効果】
メルカプト基含有シランカップリング剤にチタンアセチルアセトナート化合物を添加した接着剤は、ゴム材料と金属との圧接面における滑りトルクの増大にすぐれた効果を発揮する。したがって、ハブ１、環状ゴム３、環状マス２が互いに強固に保持された状態となり、滑りトルクを著しく増大させ、動的吸振動作等による大トルク入力時にハブ１または環状マス２と環状ゴム３の嵌合面間で円周方向の滑りが発生するのを有効に防止することができる。
【００２１】
このように、金属からなるハブおよび環状マスとその対向周面間に圧入した環状ゴムとの互いの嵌合面に、メルカプト基含有シランカップリング剤にチタンアセチルアセトナート化合物を添加した接着剤層を介在させることにより、従来の金属製ハブとこのハブの外周側に配置した金属製環状マスとの対向周面間に環状ゴムを圧入嵌合した後の熱処理を必要とした、メルカプト基含有カップリング剤を嵌合界面に介在させたトーショナルダンパと同程度の滑りトルクを維持させることができる。
【００２２】
これにより、嵌合後の熱処理なしで、従来加硫接着したトーショナルダンパしか適用できなかった範囲まで適用範囲を拡大することができ、かつエンジンの高出力化、小型化に対応する高滑りトルクを有し、しかも安価なトーショナルダンパを提供することができ、その上製造上の安全性および製造設備を汚染する問題もないといったすぐれた効果が実現される。
【００２３】
【実施例】
次に、実施例について本発明を説明する。
【００２４】
実施例１
図１に示される構造を有するトーショナルダンパにおいて、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン１００部（重量、以下同じ）およびチタンテトラアセチルアセトナートＴｉ（Ｃ_５Ｈ_７Ｏ_２）_４２０部をトルエン２０００部で希釈した接着剤溶液を、環状ゴムに塗布し、未乾燥のまま、環状ゴムをハブと環状マスとの間に嵌合を容易にするための潤滑油（フタル酸エステル系可塑剤）を用いて嵌合し、次いでアルカリ洗浄液中に浸漬して、嵌合液（潤滑油）を洗浄、除去した。なお、嵌合後の熱処理は行われなかった。
【００２５】
なお、環状ゴムとしては、次の配合組成のものを１８０℃で６分間架橋成形したＥＰＤＭ製のものが用いられた。

【００２６】
このトーショナルダンパの評価試験として、滑りトルクの測定を行った。この測定では、ハブと環状マスを固定した後、２０Ｎ・ｍ刻みで円周方向の荷重をかけ、この状態を１分間保持し、この保持時間内にハブと環状マスの相対的な捩り変位が２度未満であれば、さらに荷重を２０Ｎ・ｍ増大させて１分間保持し、保持時間内にハブと環状マスの相対的な捩り変位が２度以上となった場合のトルクを滑りトルクとして、初期および加熱老化後（１２０℃、２４０時間）について測定した。
【００２７】
実施例２
実施例１において、チタンテトラアセチルアセトナートの代りに、同量のチタンジアセチルアセトナート（Ｃ_３Ｈ_７Ｏ）_２Ｔｉ（Ｃ_５Ｈ_７Ｏ_２）_２が用いられた。
【００２８】
実施例３
実施例１において、チタンテトラアセチルアセトナート量が１０部に変更された。
【００２９】
実施例４
実施例１において、チタンテトラアセチルアセトナート量が３０部に変更された。
【００３０】
参考例１
実施例１において、チタンテトラアセチルアセトナートが用いられず、また嵌合後に１２０℃、３時間の熱処理が行われた。
【００３１】
比較例１
実施例１において、チタンテトラアセチルアセトナートの代りに同量のチタンオクチレングリコレート（Ｃ_８Ｈ_１７Ｏ）_２Ｔｉ（Ｃ_６Ｈ_９Ｏ_３）_２が用いられた。
【００３２】
比較例２
実施例１において、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランおよびチタンテトラアセチルアセトナートがいずれも用いられなかった。
【００３３】
以上の実施例１〜４、参考例１および比較例１〜２で得られた結果は、次の表１に示される。

【００３４】
実施例５
実施例１において、ＥＰＤＭ製環状ゴムの代りに、次の配合組成のものを１８０℃で１０分間加硫成形したエチレン−アクリレート共重合ゴム製のものが用いられた。

【００３５】
実施例６
実施例５において、チタンテトラアセチルアセトナートの代りに、同量のチタンジアセチルアセトナート（Ｃ_３Ｈ_７Ｏ）_２Ｔｉ（Ｃ_５Ｈ_７Ｏ_２）_２が用いられた。
【００３６】
実施例７
実施例５において、チタンテトラアセチルアセトナート量が１０部に変更された。
【００３７】
実施例８
実施例５において、チタンテトラアセチルアセトナート量が３０部に変更された。
【００３８】
参考例２
実施例５において、チタンテトラアセチルアセトナートが用いられず、また嵌合後に１２０℃、３時間の熱処理が行われた。
【００３９】
比較例３
実施例５において、チタンテトラアセチルアセトナートの代りに同量のチタンオクチレングリコレート（Ｃ_８Ｈ_１７Ｏ）_２Ｔｉ（Ｃ_６Ｈ_９Ｏ_３）_２が用いられた。
【００４０】
比較例４
実施例５において、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランおよびチタンテトラアセチルアセトナートがいずれも用いられなかった。
【００４１】
以上の実施例５〜８、参考例２および比較例３〜４で得られた結果は、次の表２に示される。

【００４２】
以上の結果から、次のようなことがいえる。
（１）実施例１〜２および５〜６では、圧入嵌合するゴム材料の種類とは無関係に、従来技術（参考例１および２）と比較して同等程度の滑りトルクの向上効果がみられる。また、熱老化後も滑りトルク低下はみられず、高い滑りトルクを維持していた。
（２）チタンテトラアセチルアセトナート量を変化させた実施例３〜４および７〜８では、１０部添加では滑りトルクの向上効果は少なくなり、３０部添加では２０部添加と滑りトルクに差異は認められず、添加効果は収束した。
（３）チタンアセチルアセトナートではない有機チタン化合物を添加した比較例１および３では、従来技術（参考例１および２）と比較して、滑りトルク向上効果は認められなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る嵌合型トーショナルダンパの一態様の軸心を通る平面での半裁断面図である。
【符号の説明】
１ハブ
２環状マス
３環状ゴム
１１ボス部
１２円盤部
１３プーリ部
１４リム部
２１プーリ部

Claims

金属製ハブ１とこのハブの外周側に配置した金属製環状マス２との対向周面間に環状ゴム３を圧入嵌合したトーショナルダンパにおいて、環状ゴム３とハブ１および環状マス２との嵌合面に、メルカプト基含有シランカップリング剤およびチタンアセチルアセトナート化合物よりなる接着剤層を介在させたことを特徴とするトーショナルダンパ。
メルカプト基含有シランカップリング剤にチタンアセチルアセトナート化合物を添加した接着剤を環状ゴム３に塗布し、未乾燥のまま、リム部１４の外周面と環状マス２の内周面との間に軸方向側から圧入することを特徴とするトーショナルダンパの製造方法。
メルカプト基含有シランカップリング剤にチタンアセチルアセトナート化合物を添加した接着剤をリム部１４の外周面および環状マス２の内周面に塗布し、未乾燥のまま、環状ゴム３をリム部１４の外周面と環状マス２の内周面との間に軸方向側から圧入することを特徴とするトーショナルダンパの製造方法。
メルカプト基含有シランカップリング剤にチタンアセチルアセトナート化合物を添加した接着剤を環状ゴム３に塗布し、乾燥させた後、リム部１４の外周面と環状マス２の内周面との間に軸方向側から圧入することを特徴とするトーショナルダンパの製造方法。
メルカプト基含有シランカップリング剤にチタンアセチルアセトナート化合物を添加した接着剤をリム部１４の外周面および環状マス２の内周面に塗布し、乾燥させた後、環状ゴム３をリム部１４の外周面と環状マス２の内周面との間に軸方向側から圧入することを特徴とするトーショナルダンパの製造方法。
嵌合に際して、潤滑油が用いられる請求項２、３、４または５記載のトーショナルダンパの製造方法。
メルカプト基含有シランカップリング剤およびチタンアセチルアセトナート化合物を添加した接着剤が炭化水素溶媒で希釈した接着剤溶液として用いられる請求項２、３、４、５または６記載のトーショナルダンパの製造方法。